一款网络搜索引擎芯片的电源网络优化设计

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1、专业学位硕士学位论文一款网络搜索引擎芯片的电源网络优化设计TheOptimalPowerNetworkDesignofanNSEChip学号：31209010完成日期：圣Q!垒生垒旦大连理工大学DalianUniversityofTectmology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本

2、研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：二熬圆缝攮塞到鍪签丘鲍鱼透圆签佐丝遮i土储鳓：——睁嘣：一年上月≠日大连理：f：大学专业学位硕士学位论文摘要近三十年来集成电路行业迅猛发展，工艺节点遵循摩尔定律不断降低。在超深亚微米的工艺节点中，芯片的物理设计的难点不仅是巨大的晶体管数量，更同时面临功耗、性能和面积三个方面的挑战。尤其是随着工艺节点的降低，金属线的宽度越来越窄，带来电源收敛上的巨大问题。本文中采用SMIC的130rim8层工艺完成了一款基于C

3、AM的网络搜索引擎芯片从逻辑综合到签核验证的全部的物理设计，该设计核内工作电压1．2V，输入输出单元工作电压1．5V，工作频率300MHz，面积273i／ira2。设计的难点是设计中含有8层金属的大功率全定制宏单元模块，该模块给布线空间、电源收敛和时序收敛都带来了设计上的挑战。本文重点研究了设计中电源规划与布图的优化方法。该优化方法采取增加大功耗区域的电源条线密度和改变局部布线规则，辅以宏单元和芯片周围的多层叠加电源环等电源优化方法，最终在合理利用布线资源并保证芯片多模多角时序收敛的前提下完成了电源网络的优化工作。

4、优化后的设计中电源网络的电压降降低了65％以上，最大电流密度降低了87．7％；而接地网络的电压降降低了35％以上，最大电流密度降低了66．3％。同时平均失效时间提升了10倍以上，优化后的设计完成了电源收敛的工作，并符合电源签核验证的标准。这种对电源的优化方法对于电源较难收敛的设计来说是有参考意义的。关键词：物理设计；电源规划；电压降；电迁移率一款网络搜索芯片的电源网络设计TheOptimalPowerNetworkDesignofanNSEchipAbstractAstherapidlydevelopmentofi

5、ntegratedcircuitintherecenttllirtyyears，thetechnologynodeisdecreasingfollowedbyMoore’SLaw．Inthedeepsub-micronintegratedcircuitdesign，thechallengeofphysicaldesignisnotonlyalargenumberoftransistors，butalsothechallengeofpower．speedandarea．Witllthedecreasingtechno

6、logynode，especially，thepowermetalwiresaremoreandmorenarrow，whichleadstothechallengeofpowerconstraints．AdesignofnetworksearchenginebasedonCAMhasbeendoneinthispaper，whichincludesthewholeback-endflowfromlogicsynthesistosignoffverificationbySMIC130nmtechnology．The

7、corevoltageis1．2Vandthe10voltageis1．5V，operatingfrequencyis300MHz，theareais273i／lln2．Themainchallengeisthe8-layerfull。customIPofCAM，thebigIPleadstoahiglachallengeofpower，timingandareaconstraints．Inthispaper，wemainlydescribetheoptimaldesignofpowerplanandfloorpl

8、aninthisdesign．Thedesignhasbeenoptimizedbyincreasingthelocaldensityofpowerstrapsinhuge-powerarea,andchangingthelocalroutingguide，assistedbymulti—layeroverlappowerringwithroutingres